خانه / دانش و مهارت / الکترونیک / رله (Relay) چیست و چگونه کار می کند ؟

رله (Relay) چیست و چگونه کار می کند ؟

اگر به بعضی از وسایل الکتریکی مانند سماور ، چای ساز،بخاری برقی، کولر گازی،پمپ آپ، آژیر و … در هنگام روشن و خاموش شدن اتوماتیک دقت کرده باشید ، صدای آرامی شبیه شکسته شدن قولنج از آن ها خواهید شنید. این صدا، صدای عمل کردن سوییچ یا همان رله (Relay) است که به گوش شما می رسد.

این کلید الکترونیکی یکی از پر کاربرد ترین قطعات موجود در مدار هایی است که دارای یک قسمت کنترلی الکترونیکی و یک سوییچ برای قطع وصل جریان برق با ولتاژ های بالا هستند. وسایل بسیار زیادی در زندگی روزمره ما از این قطعه استفاده می کنند. تقریبا همه پمپ های آبی که در آپارتمان ها و مجتمع ها به وفور یافت می شوند، چراغ های راهنمایی سر تقاطع ها ، لامپ های اتوماتیک در پارکینگ ها ، تایمر های چراغ های راهرو ها ، دزدگیر ها و تجیهزات حفاظتی ، سیستم استارت و برق داخلی خودرو ها، چراغ های تبلیغاتی نئون و چشمک زن، تابلو های حفاظتی برق،برخی از فیوز های الکترونیکی،لوازم خانگی نظیر یخچال،ماشین لباس شویی، ظرف شویی، سیستم های شوفاژ و پکیج و … همه از این قطعه استفاده می کنند. تا به حال در ساختنی ده ها پروژه مختلف از جمله مدار نشانگر و کنترل کننده سطح آب مخازن معرفی شده اند که همگی در طراحی خود از این قطعه بهره برده اند.

رله (Relay) چیست ؟

کلید هایی که روی دیوار های محل زندگی شما نصب شده اند وظیفه قطع و وصل برق به لامپ های روشنایی را بر عهده دارند. حتما از خودتان می پرسید که جمله ای به این سادگی به چه درد شما می خورد ؟! حالا بیاید به شکل دیگری به همین کلید ساده نگاه کنیم . کلید ها یا همان سوییچ های روی دیوار های خانه شما ، با فشار دست شما تغییر وضعیت می دهند یعنی با فرمان دست شماست که کلید وصل و قطع می شود یا به عبارت دیگر کلید های روی دیوار های خانه شما “تحریک شونده با فرمان مکانیکی” هستند.
کلید ها می توانند با فرمان های مختلفی تحریک شوند. فشار مکانیکی ، نور ، لرزش و صد البته جریان الکتریکی ! وقتی فرمان یک کلید جریان الکتریکی است ، نام سوییچ یا رله (Relay) را برای کلید انتخاب می کنیم. هر رله دارای دو پایه “فرمان” است و وصل کردن یک ولتاژ معین (که توسط کارخانه سازنده رله معرفی می شود) به پایه های فرمان، رله تحریک خواهد کرد. با این کار رله از وضعیت اصلی یا نرمال،به وضعیت تحریک شده (Triggered) تغییر وضعیت خواهد داد. بلا فاصله بعد از قطع شدن برق از پایه های فرمان، رله به حالت نرمال یا طبیعی باز می گردد.برای مثال شما می توانید یک رله 5 ولتی را می توانید مستقیما با ولتاژ 5 ولتی تولید شده توسط یک میکرو کنترلر و یا برد آردوینو به دو سر فرمانش تحریک کنید.

در این مقاله ابتدا به معرفی این قطعه مهم و پرکاربرد و ساختار آن خواهیم پرداخت ، پس از آن در مورد چگونگی عملکرد این قطعه الکترونیکی صحبت خواهیم کرد و از مفهوم دیود هرزگرد و مفاهیم NO، NC و COM خواهیم گفت. در پایان به برخی از معایب و مزایای استفاده از این قطعه در عمل اشاره خواهیم داشت
در ساختنی بخوانید :  چرا پنجره هواپیما ها یک سوراخ کوچک دارد؟

رله ها چندین ساختار مختلف دارند. اما ساده ترین و پر کاربرد ترین نوع آن ها ، رله های SPDT هستند. این حروف مخفف عبارت تک قطبی دو خروجی (Single Pole Double Throw) است . به این معنا که این نوع رله ها یک قسمت فرمان (متشکل از دو پایه) و 5 پایه دارند. دو پایه برای فرمان (مدار فرمان) و سه پایه برای خروجی (مدار قدرت) . پایه های خروجی به سه پایه مشترک (COM) ، به صورت نرمال باز (Normally Open) یا NO و به صورت نرمال بسته (Normally Close) یا NC تقسیم می شوند.این قطعه معمولا یا به شکل یک مکعب پلاستیکی مات یا شفاف و یا یک استوانه در بازار موجود است.

یک رله موجود در بازار با مدار فرمان 12 ولتی
یک رله موجود در بازار با مدار فرمان 12 ولتی

رله ها چگونه کار می کنند ؟

نماد شماتیکی یک رله SPDT در حالت نرمال
نماد شماتیکی یک رله در حالت نرمال

یک رله که به هیچ جایی وصل نیست را در نظر بگیرید. این حالت ، همان حالت نرمال است. در این حالت یک تکه آهن ارتجایی از که به پایه  COM لحیم شده است، با پایه NC برخورد دارد. پس پایه های COM و NC در حالت نرمال به هم وصل هستند.
مدار فرمان یک سیم پیچ است که با وصل کردن ولتاژ به دو پایه فرمان و جاری شدن جریان الکتریکی در آن، تبدیل به آهنربا می شود. وقتی سیم پیچ تبدیل به آهنربا شد، رله از حالت نرمال خارج شده و تحریک می شود.

با ایجاد شدن میدان مغناطیسی ،تکه آهنی که COM را به NC وصل کرده بود به سمت آهنربا جذب می شود و به همین دلیل از NC جدا شده و به سمت آهنربا خم می شود ، طراحی این قطعه به گونه ای است که تکه آهن در زمان جذب به سمت آهنربا به پایه NO برخورد کرده و مادامی که میدان مغناطیسی برقرار است به پایانه NO فشار داده شود. پس می توان گفت در زمان تحریک شدن، پایه COM از NC قطع می شود و به NO وصل می گردد.

در ساختنی بخوانید :  آموزش فیزیک:تعلیق قطرات آب با امواج صوتی
وصل کردن ولتاژ به دو پایه فرمان و تحریک کردن رله
وصل کردن ولتاژ به دو پایه فرمان و تحریک کردن رله

با قطع شدن ولتاژ از پایه های فرمان ، میدان مغناطیسی هم از بین می رود و همه چیز به شکل نرمال باز می گردد. شاید حالا بهتر فهمیده باشید که چرا نام پایه ها مشترک ، به صورت نرمال بسته و به صورت نرمال باز است !

چرا این همه درد سر ؟

لابد از خود می پرسید چرا باید پایه های COM و NO و NC وجود داشته باشند ؟ جواب سوال شما در نحوه به کار گرفتن این قطعه است.

رله هم همانند همه کلید های الکتریکی دیگر است و در سر راه سیم فاز (یا قطب مثبت در برق مستقیم) قرار می گیرد . برای این که یک وسیله الکتریکی را با این کلید خاموش و روش کنید ، سیم نول برق شهر (یا منفی برق مستقیم) را مستقیما به وسیله الکتریکی متصل می کنید. سپس سیم فاز را به پایه COM متصل کرده و یک سیم به عنوان رابط فاز از پایه NO یا NC به وسیله برقی خود خواهید کشید. نکته دقیقا در همینجاست :

  • اگر بخواهید با وصل شدن ولتاژ به پایه های فرمان، وسیله برقی شما روشن شود باید سیم رابط فاز را از NO به وسیله برقی خود ببرید. (فرمان مستقیم)
  • اگر بخواهید با وصل شدن ولتاژ به پایه های فرمان، وسیله برقی شما خاموش شود باید سیم رابط فاز را از NC به وسیله برقی خود ببرید. (فرمان معکوس یا NOT)

این یک ویژگی بسیار کاربردی است که در کلید های دستی از آن محرومید !

دیود هرزگرد در استفاده از رله ها

رله ها به نظر اختراع هوشمندانه ای می آیند. اما در کاربرد آن ها یک مشکل وجود دارد. وقتی که ولتاژ فرمان قطع می شود و رله خاموش می شود (به حالت نرمال بر می گردد) ، یک تغییر سریع در ولتاژ سیم پیچ اتفاق می افتد که بر اساس قوانین فیزیک الکتریسیته (قوانین سلف ها و سیم پیچ ها) باعث تولید یک ولتاژ در جهت مخالفت با این قطع یکباره جریان برق می شود. (سیم پیچ درون رله هم نوعی سلف است). این پدیده فیزیکی باعث ایجاد شدن یک جریان لحظه ای در خلاف جهت جریان ابتدایی درون سیم پیچ می شود. این جریان ایجاد شده توسط سیم پیچ می تواند به مدار های دیگری که به دو پایه فرمان ارتباط دارند صدمه جدی وارد کند. برای همین یک دیود به نام دیود هرز گرد در دو سر مدار فرمان و به شکل برعکس (Reverse Bias) قرار می دهند که این جریان را در خود رله مصرف کند و از خروج جریان از رله جلوگیری کند.

در ساختنی بخوانید :  آموزش استفاده ماژول NRF24L01 برای کنترل موتور سروو
روش صحیح اتصال دیود هرزگز به پایه های فرمان
روش صحیح اتصال دیود هرزگز به پایه های فرمان

مزایا و معایب رله ها:

  • اگر می خواهید جریان برق کم توان با ولتاژ های کم و جریان های چند میلی آمپری را قطع و وصل کنید نیازی به رله ندارید و می توانید از خاصیت سوییچی ترانزیستور ها استفاده کنید.
  • به دلیل ماهیت مغناطیسی رله ، قسمت قدرت با جریان های بالا را نسبت به مدار الکترونیکی فرمان ایزوله می کنند که برای محافظت از مدار بسیار مناسب است.
  • رله ها می توانند با توجه به طراحی خود تا چند ده آمپر را تحمل کنند و در این مورد از ترانزیستور ها مقرون به صرفه تر خواهند بود.
  • رله ها قطعات کندی هستند به این معنا که نمی توانند با فرکانس بالا برق را قطع و وصل کنند. پس اگر می خواهید هزاران یا ملیون ها بار در ثانیه برق را قطع و وصل کنید (فرکانس های بالا چند کیلو هرتز یا مگاهرتز) نمی توانید از رله استفاده کنید. در این مواقع می توانید از خاصیت سوییچینگ ترانزیستور ها استفاده کنید.
  • در هنگام حرکت تغییر وضعیت در رله،ممکن است جرقه تولید شود . از این قطعه نباید در محیط های دارای گاز های مشتعل شونده و مواد شیمیایی منفجره یا حساس به الکتریسیته استفاده کرد.
  • برخی اوقات با رله هایی برخورد می کنید که ولتاژ فرمان آن ها بیش از این است که بتوان آن ها را مستقیما با میکرو کنترلر روشن کرد (برای مثال رله های 12 ولتی یا 25 ولتی) در این مواقع می توانید از مدار زیر برای تحریک رله ها استفاده کنید :
تحریک رله های با ولتاژ فرمان بالا نظیر 12 ولت با استفاده از ترانزیستور
تحریک رله های با ولتاژ فرمان بالا نظیر 12 ولت با استفاده از ترانزیستور

در این مدار خروجی میکرو کنترلر به پایه بیس ترانزیستور وصل می شود.

 

منبع ساختنی (منبع عکس ها)

خلاصه مطلب
رله (Relay) چیست و چگونه کار می کند ؟
عنوان مطلب
رله (Relay) چیست و چگونه کار می کند ؟
توضیح کوتاه
توضیح چیستی و نحوه کار رله های الکتریکی و نحوه کاربرد و استفاده از آن ها
نویسنده

بیشتر بخوانید:

منبع تغذیه جیبی با ولتاژ متغیر همان طور که می دانید،ما از گجت ها و وسایل زیادی در روز استفاده می کنیم که با باطری کار می کنند و خیلی وقت ها پیش آمده که باطری یک وسیله مثل ریش تراش ی...
رزبری پای ۳ با وای‌فای و بلوتوث داخلی و ۵۰٪ افزایش سرعت... رزبری پای ۳ بر کسی پوشیده نیست که ساختنی یکی از هواداران رزبری پای است ! با توجه به اینکه هنوز زمان زیادی از معرفی رزبری پای ۲ نگذشته، هفته گذشته بن...
آموزش ساخت: قفسه زیورآلات بسازید در این ساختنی، طرز ساخت قفسه ای را می آموزید که با استفاده از آن می توانید تمام زیورآلات تان را مرتب کنید و فضای اضافی هم برای جا دادن سایر وسایل تان ...
آموزش ساخت : با روتر وای فای ، اینترنت اشیا را تجربه کنید... این روزها همه طرفدار اینترنت اشیا شده اند؛ محبوبیت دستگاه های متصل به اینترنت که با استفاده از آردوینو یا کامیپوترهای تک برد مثل رزبری پای ساخته می شو...
مدار دیمر لامپ LED ساده و ارزان با استفاده از IC 555... باید قبول کنیم که امروزه مصرف بی حد و حساب انرژی ، دیگر راه حل خوبی برای زندگی نیست. با گران شدن انرژی و بالا رفتن هزینه های ناشی از مصرف انرژی و از ط...
صفحه لمسی خازنی یا تاچ گوشی چیست و چگونه کار می کند ؟... امروزه گوشی های لمسی به عنوان رایج ترین و محبوب ترین نوع گوشی تلفن همراه در میان مصرف کنندگان شناخته شده هستند.اما آیا می دانید که صفحه لمسی گوشی یا ب...

درباره مهرداد جمالی

مهرداد جمالی

مهرداد جمالی ، متولد 1367 ، دانش آموخته رشته لیسانس مهندسی مخابرات دانشگاه ملی زنجان و دانشجوی ارشد مدیریت صنعتی است. وی بنیان گذار اصلی پروژه ساختنی و یکی از مدیران ارشد وبسایت است.

پیشنهاد می کنیم

با تراشه UM66 مدار ملودی ساز ساده و جالب بسازید

تراشه UM66 یک آی سی ملودی ساز است که در زنگ های هشدار، تلفن، اسباب …

۲ دیدگاه ها

  1. بسیار سایت عالی است ممنونم از زحماتتون

پاسخ دهید